昆虫中枢神経は、休眠誘導に必要な環境情報をどのように保持するか?

昆虫中枢神经系统如何保留诱导滞育所需的环境信息？

基本信息

批准号：
11142201
负责人：
早川洋一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

昆虫休眠は、各々の昆虫が経験した日長時間や気温といった環境条件を認知記憶し、種に固有の発育段階で誘導される生理現象である。本研究では、特に、短日条件で休眠誘導される昆虫において、その短日記憶が中枢神経系でどのように保持されるかを明らかにすることを目的とする。そのため、蛹休眠性のヨトウガを実験材料に用い、休眠誘導に関係すると考えられる2つのファクター、ドーパミンとGBP(growth-blocking peptido)、の中枢神経系における分布及び濃度の変動を解析した。結果を各々のファクター毎に記す。<ドーパミン>ヨトウガのドーパミン生合成酵素dopadecarboxylaseに対する抗体を作成し、組織免疫染色を行った。その結果、脳内では片側おおよそ4カ所にドーパミン産生細胞群が、食道下神経節及び前顎神経節に産生細胞が各々4個と3個存在することが明らかになった。脳内ドーパミン産生細胞の中には、短日飼育条件化でdopadecarboxylase濃度がより高まる傾向を示す細胞も存在する。ただ、現時点では、まだどの細胞あるいは細胞群が、短日条件と休眠誘導を直接結び付けているものか明らかになっていない。<GBP>ヨトウガGBPmRNAをプローブに用いin situ hybridizationをおこなった。その結果、GBPmRNAは、脳表層に近いタイプ1及びタイプ2グリア細胞で発現していることが明らかになった。さらに、その発現量は、短日条件飼育によって増加することが明らかになった。短日飼育下での脳内ドーパミン濃度の上昇、および、単離脳培養系におけるGBPの脳内ドーパミン濃度上昇活性については、これまでの研究によって証明している。今回明らかにした短日条件飼育による脳内GBPmRNAの発現量増加の事実は、短日→GBP発現上昇→ドーパミン濃度上昇を間接的にではあるが証明したことになる。

昆虫滞育是每种昆虫在特定物种的发育阶段引起的一种生理现象，因为它识别并记住它所经历的环境条件，例如白天的长度和温度。本研究的目的是阐明在短日照条件下滞育的昆虫的中枢神经系统如何维持短日记忆。因此，我们以蛹休眠的斜纹夜蛾为实验材料，分析了多巴胺和GBP（生长阻断肽）这两个被认为与滞育诱导有关的因素在中枢神经系统中的分布和浓度变化。列出了每个因素的结果。 <多巴胺> 制备针对粘虫蛾的多巴胺生物合成酶多巴脱羧酶的抗体，并进行组织免疫染色。结果显示，大脑两侧大约有四个位置存在产生多巴胺的细胞群，食管下神经节和前上颌神经节分别有四个和三个产生多巴胺的细胞。在大脑中产生多巴胺的细胞中，有些细胞在短日照饲养条件下表现出多巴脱羧酶浓度增加更多的趋势。然而，目前尚不清楚哪些细胞或细胞群与短日照条件和滞育诱导直接相关。 <GBP> 使用粘虫GBP mRNA作为探针进行原位杂交。结果显示，GBP mRNA 在大脑表面附近的 1 型和 2 型神经胶质细胞中表达。此外，还发现通过短日照条件下的培养，其表达量增加。先前的研究已经证明，短日照饲养过程中脑多巴胺浓度会增加，并且GBP在离体脑培养系统中具有增加脑多巴胺浓度的活性。本研究揭示，短日照条件下饲养会导致大脑中GBP mRNA表达量增加，这间接证明了短日照→GBP表达增加→多巴胺浓度增加。